KR101592698B1 - All-solid state secondary battery using hybrid electrolyte - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전고체(全固體, all-solid state)전지에서 전해질을 이중으로 사용함으로써 고체전해질의 장점을 보유하며, 고체전해질의 전극 내부 접촉 문제를 해결하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for solving the problem of contact between electrodes of solid electrolytes, which has advantages of solid electrolytes by using electrolytes in a double-walled all-solid state battery.
Description
본 발명은 전고체(全固體, all-solid state)전지에서 전해질을 이중으로 사용함으로써 고체전해질의 장점을 보유하며, 고체전해질의 전극 내부 접촉 문제를 해결하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for solving the problem of contact between electrodes of solid electrolytes, which has advantages of solid electrolytes by using electrolytes in a double-walled all-solid state battery.
현재 이차전지에는 액체 상태의 전해질이 주로 사용되고 있다. 이러한 전해질을 고체전해질로 교체하고자 하는 연구가 많이 이루어지고 있다.At present, liquid electrolytes are mainly used in secondary batteries. Many attempts have been made to replace such electrolytes with solid electrolytes.
고체전해질을 사용할 경우 우선 안전면에서 유리하다. 대부분의 액체 전해질이 인화성으로 폭발의 위험성을 가지고 있는데 비해서, 고체전해질의 경우 인화성이지 않으며 높은 온도와 압력에서도 안정하다. 또한 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 스택 형태로 적층이 가능하기 때문에 에너지 밀도를 높힐 수 있다.When a solid electrolyte is used, it is advantageous from the viewpoint of safety first. Most liquid electrolytes are flammable and have a risk of explosion, whereas solid electrolytes are not flammable and stable at high temperatures and pressures. In addition, the lifetime characteristics of the battery can be improved, and the energy density can be increased because stacking is possible in a stacked form.
전해질은 이온전도의 역할을 하는데, 고체전해질은 고체라는 상(phase) 특성때문에 접촉 문제가 제기되고 있다. 액체전해질의 경우 전극 내부로 스며들어 전극 물질과 전도 경로를 형성하지만, 고체전해질은 이러한 전도 경로를 전극 설계 시 고려해야 한다. 현재는 고체전해질을 분쇄하여 전극물질과 섞어서 전극을 구성하는 방법(도 1)과 박막형태로 전극을 제작하는 방법(도 2)이 알려져 있다.The electrolyte plays the role of ion conduction, and the solid electrolyte has a contact problem due to its phase property called solid. In the case of a liquid electrolyte, it seeps into the electrode to form an electrode material and a conduction path, but the solid electrolyte must take this conduction path into account when designing the electrode. Now, it is known that a method of forming an electrode by pulverizing a solid electrolyte and mixing it with an electrode material (FIG. 1) and a method of manufacturing an electrode by a thin film (FIG. 2) are known.
분쇄된 고체전해질의 경우 액체전해질보다 접촉률이 낮을 수 밖에 없으며, 계면 저항이 증가하는 문제가 있어 이를 개선하고자 하는 연구가 꾸준히 이루어지고 있다.In the case of the pulverized solid electrolyte, the contact ratio is inferior to that of the liquid electrolyte and there is a problem that the interfacial resistance is increased.
다시 말해, 고체전해질 박막의 경우 로딩량을 높인 고밀도의 전지 형성이 어렵다. 따라서 본 발명은 전고체(全固體, all-solid-state)전지에서 전해질을 이중으로 사용함으로써 고체전해질의 장점을 보유하는 동시에, 고체전해질의 전극 내부에서의 부족한 접촉 문제를 해결하고자 한 것이다.In other words, in the case of a solid electrolyte thin film, it is difficult to form a high-density battery with an increased loading amount. Accordingly, the present invention aims at solving the problem of insufficient contact within the electrode of the solid electrolyte while maintaining the advantages of the solid electrolyte by using a double electrolyte in the all-solid-state battery.
한편, 유사한 기술로서 고체전해질을 폴리머로 피복하여 접촉을 양호하게 하는 기술(JP 2008-194550, 도 3 참조)과 폴리머를 함유한 황화물 고체전해질 층을 형성하는 기술(JP 2009-225231, 도 4 참조)이 공개되어 있다.On the other hand, as a similar technique, a technology (JP 2009-225231, see FIG. 4) for forming a sulfide solid electrolyte layer containing a polymer (JP 2008-194550, see FIG. 3) and a technique of coating a solid electrolyte with a polymer to improve contact ).
그러나 이러한 기술로는 원하는 수준의 접촉성을 가지는 고체전해질을 제공할 수 없고, 그 구성 면에서 근본적으로 전자의 경우 이중의 전해질이 사용되지 않았다는 것, 후자의 경우 폴리머가 바인더로 사용되었다는 것에서 본 발명과 차이가 있다.However, such a technique can not provide a solid electrolyte having a desired level of contact, and in terms of its constitution, essentially no double electrolyte is used in the case of electrons. In the latter case, the polymer is used as a binder, .
본 발명은 분쇄된 고체전해질의 경우 액체전해질보다 접촉률이 낮을 수 밖에 없으며, 계면 저항이 증가하는 문제로 인해 고 로딩의 고체전해질 이차전지를 구성할 수 없다는 기술적 한계점을 극복하고자 한다.The present invention attempts to overcome the technical limitation that a contact ratio of a pulverized solid electrolyte is inferior to that of a liquid electrolyte and that a solid-electrolyte secondary battery having a high loading can not be constructed due to an increase in interfacial resistance.
즉, 본 발명은 전고체(全固體, all-solid-state)전지에서 전해질을 이중으로 사용함으로써 고체전해질의 장점을 보유하며, 고체전해질의 전극 내부 접촉 문제를 해결하고자 한다.That is, the present invention has advantages of a solid electrolyte by using an electrolyte in a double-walled electrolyte in an all-solid-state cell, and solves the problem of contact of the solid electrolyte with an electrode.
본 발명은 음극, 양극, 이들 사이에 적층된 고체전해질을 포함하는 전-고체 이차전지에 있어서, 음극 및/또는 양극은 활물질, 전자전도물질 및 겔고분자 전해질로 구성되는 것이고, 상기 활물질 및 전자전도 물질은 겔고분자 전해질에 혼입 및 분산되어 있는 것이며, 상기 음극 및/또는 양극은 별도의 바인더를 포함하지 않고, 상기 겔고분자는 리튬염을 함유한 겔상 고분자인 것인 전-고체 이차전지를 제공한다.The present invention relates to a pre-solid secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode and a solid electrolyte stacked therebetween, wherein the negative electrode and / or the positive electrode is composed of an active material, an electron conduction material and a gel polymer electrolyte, The present invention provides a pre-solid secondary battery wherein the material is incorporated and dispersed in a gel polymer electrolyte, the cathode and / or the anode contains no separate binder, and the gel polymer is a gel polymer containing a lithium salt .
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
1) 고체전해질을 선택하는 장점을 그대로 보유한다는 것이다.1) it retains the advantage of choosing a solid electrolyte.
즉, 액체전해질에 비해 고온, 고압에서 안정하여, 전지의 수명 성능이 우월하고, 스택 형태로 적층가능하기 때문에 에너지 밀도가 향상될 수 있다.That is, the energy density can be improved because the lithium secondary battery is stable at a high temperature and a high pressure as compared with a liquid electrolyte, has excellent lifetime performance of the battery, and can be stacked in a stacked form.
2) 전-고체 전지의 전극 내부에서의 고체전해질의 부족한 접촉 문제를 해결하였다. 2) solved the insufficient contact problem of the solid electrolyte inside the electrode of the pre-solid battery.
즉, 기존의 고체전해질을 분쇄하여 사용하는 기술에 비해 전극 내 전해질과 전극 물질 간의 접촉량이 증가하여 전극 내부 저항이 감소되어 전지의 용량이 증가되었다. That is, the amount of contact between the electrolyte and the electrode material in the electrode is increased as compared with the technique using the conventional solid electrolyte, and the internal resistance of the electrode is decreased to increase the capacity of the battery.
결과적으로 기존의 고체전해질 박막을 사용하는 기술에 비해 고 로딩량, 고밀도의 전극을 형성할 수 있다.As a result, it is possible to form electrodes of high loading and high density as compared with a technique using a conventional solid electrolyte thin film.
3) 바인더 배제를 통하여 전극의 용량이 증가하였다.3) The capacity of the electrode increased through binder exclusion.
즉, 겔고분자 전해질이 바인더의 역할을 대체할 수 있으므로 바인더를 배제할 수 있고, 따라서 활물질 사용량을 증가시킬 수 있어, 결과적으로 전지 용량이 증가한다.That is, since the gel polymer electrolyte can replace the role of the binder, the binder can be excluded, and thus the amount of the active material used can be increased, resulting in an increase in the battery capacity.
도 1은 종래의 고체전해질 분쇄 전극의 모식도이다.
도 2는 종래의 고체전해질 박막 전극의 모식도로서, 전해질층을 입체로 구성하여 접촉 면적을 넓히는 방법에 관한 것이다.
도 3은 JP 2008-194550의 대표도이다.
도 4는JP 2009-225231의 대표도이다.
도 5는 본 발명의 이종 전해질을 사용한 전고체전지 모식도이다.
도 6은 ADM 장비의 개략도이다.1 is a schematic view of a conventional solid electrolyte crushing electrode.
2 is a schematic view of a conventional solid electrolyte thin film electrode, which relates to a method of expanding the contact area by forming a three-dimensional electrolyte layer.
3 is a representative view of JP 2008-194550.
4 is a representative view of JP 2009-225231.
5 is a schematic diagram of an all solid-state battery using the heterogeneous electrolyte of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram of an ADM instrument.
본 발명은 음극, 양극, 이들 사이에 적층된 고체전해질을 포함하는 전-고체 이차전지에 있어서, 음극 및/또는 양극은 활물질, 전자전도물질 및 겔고분자 전해질로 구성되는 것이고, 상기 활물질 및 전자전도 물질은 겔고분자 전해질에 혼입 및 분산되어 있는 것이며, 상기 음극 및/또는 양극은 별도의 바인더를 포함하지 않고, 상기 겔고분자는 리튬염을 함유한 겔상 고분자인 것인 전-고체 이차전지(도 5 참조)를 제공한다.The present invention relates to a pre-solid secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode and a solid electrolyte stacked therebetween, wherein the negative electrode and / or the positive electrode is composed of an active material, an electron conduction material and a gel polymer electrolyte, Solid secondary battery in which the material is incorporated and dispersed in a gel polymer electrolyte, the cathode and / or the anode does not contain a separate binder, and the gel polymer is a gel polymer containing a lithium salt ).
리튬염은 유기용매에 잘 해리되며, 해리된 상태에서 리튬이온을 포함하여야 한다. 상기 리튬염은 대표적으로 LiBF4, LiClO4, LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiC(SO2,CF3)2, LiB(C2H5)4 또는 이들의 1종 이상의 조합을 들 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.The lithium salt should be well dissociated into the organic solvent and contain lithium ions in the dissociated state. The lithium salt is typically LiBF 4, LiClO 4, LiPF 6 , LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiC (
상기 겔 고분자는 물리적 가교 겔 또는 화학적 가교 겔일 수 있고, 균일계 겔 또는 불균일계 겔일 수 있다.The gel polymer may be a physical crosslinking gel or a chemical crosslinking gel, and may be a homogeneous gel or a heterogeneous gel.
겔 고분자는 아크릴레이트 가교제, 카보네이트계 또는 에테르계 용매, 리튬염을 포함한다. 경화 방법에 따라서 개시제가 포함될 수 있다. 물리적 가교 겔은 하나 혹은 두 종류 이상 고분자의 이온 결합 혹은 수소 결합을 통하여 겔을 구성한다. 화학적 가교 겔은 고분자 간의 공중합에 의해서 겔을 구성한다.The gel polymer includes an acrylate crosslinking agent, a carbonate-based or ether-based solvent, and a lithium salt. Initiators may be included depending on the curing method. Physical crosslinking gels form gels through ionic or hydrogen bonds of one or more polymers. Chemical crosslinked gels constitute gels by copolymerization between polymers.
상기 전-고체 이차전지는 리튬황 이차전지일 수 있으며, 이때 활물질은 황이고, 전자전도 물질은 아세틸렌 블랙 계열, 카본나노 튜브, 그래핀 등의 탄소체이며 음극 및/또는 양극의 겔고분자의 함량은 전체 전극 질량의 10~30%일 수 있으며, 이온전도경로를 확보하는 내에서 낮은 비율일수록 좋다.The pre-solid secondary battery may be a lithium sulfur secondary battery, wherein the active material is sulfur, the electron conductive material is a carbon body such as acetylene black series, carbon nanotube, or graphene, and the content of the gel polymer in the anode and / May be 10 to 30% of the total electrode mass, and a lower ratio within the ion conduction path is preferable.
한편, 상기 전-고체 이차전지는 리튬이온 전지일 수 있으며, 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiNixCoyMnzO2 삼성분계, LiMexMn1 - xO4, LiFePO4 또는 이들의 1종 이상의 혼합일 수 있고, 전자전도 물질은 탄소체로서 아세틸렌 블랙 계열, 카본나노튜브, 그래핀 또는 이들의 1종 이상의 혼합일 수 있으며 음극 및/또는 양극의 겔고분자의 함량은 전체 전극 질량의 10~30%일 수 있으며, 이온전도경로를 확보하는 내에서 낮은 비율일수록 유리하다.The pre-solid secondary battery may be a lithium ion battery. The active material may be LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi x Co y Mn z O 2 ternary system, LiMe x Mn 1 - x O 4 , LiFePO 4 Or a mixture of at least one of these materials. The electron conductive material may be a carbon material such as acetylene black series, carbon nanotubes, graphene, or a mixture of at least one of them. The content of the gel polymer in the cathode and / It may be 10 to 30% of the electrode mass, and a lower ratio within the ion conduction path is advantageous.
고체전해질은 나시콘-형(NASICON-type), 가넷-형(Garnet-type), 페롭스카이트-형(Perovskite-type), 리폰-형(LiPON-type) 또는 티오-리시콘-형(Thio-LISICON-type)일 수 있고, 10 ~1,000㎛가 바람직하며, 막 형태, sputtering 또는 coating된 형태, 분말 형태로 적층될 수 있다.The solid electrolyte may be a NASICON-type, a Garnet-type, a Perovskite-type, a LiPON-type or a Thio- -LISICON-type), preferably 10 to 1,000 mu m, and may be laminated in a film form, a sputtering or coated form, or a powder form.
음극 및/또는 양극은 100 내지 200㎛로 캐스팅되는 것이 바람직하다.The cathode and / or the anode are preferably cast to 100 to 200 mu m.
본 발명의 이종전해질을 함유하는 전-고체 이차전지를 제조하는 방법은 다음과 같다.A method of producing a pre-solid secondary battery containing the heterogeneous electrolyte of the present invention is as follows.
양극 및/또는 음극의 전극 물질(활물질), 전자전도물질(탄소재) 및 겔고분자 전해질을 믹싱한다. 여기서 별도의 바인더는 배제한다.The electrode material (active material) of the anode and / or the cathode, the electron conduction material (carbon material) and the gel polymer electrolyte are mixed. Here, a separate binder is excluded.
겔고분자는 전체 전극 질량에서 10wt%가 적합하다. 기존 액체전해질 사용 시 액체전해질이 전극으로 스며들면서 전극의 10~20wt%가 되는 바, 액체전해질과 유사한 전해질 비율을 가지면서 바인더를 배제하여 활물질 고 로딩의 전극 제조가 가능하다. 액체 전해질 사용시의 단점(안전, 부피 등)을 보완한 고체전해질을 사용하되, 고체전해질 사용 시의 가장 큰 문제점인 전극 내부의 이온전도 경로 형성이 해결된다. The gel polymer is suitable for 10 wt% of the total electrode mass. When the conventional liquid electrolyte is used, the liquid electrolyte permeates into the electrode and is 10 to 20 wt% of the electrode. It is possible to manufacture an electrode for loading the active material by eliminating the binder while having an electrolyte ratio similar to that of the liquid electrolyte. The use of a solid electrolyte that compensates for disadvantages (safety, volume, etc.) when using a liquid electrolyte is solved, but the ion conduction path formation inside the electrode, which is the biggest problem in using a solid electrolyte, is solved.
전극물질(활물질)과 전자전도물질(탄소재)의 비율은 전지 종류에 따라 달라진다.The ratio of the electrode material (active material) and the electron conductive material (carbon material) varies depending on the type of the battery.
리튬황 전지의 경우 황 : 탄소 = 3 : 1의 비율로 적용되며, 리튬 이온 전지의 경우 활물질 : 탄소 = 45 : 1의 비율로 적용된다.The ratio of sulfur: carbon = 3: 1 is applied to the lithium-sulfur battery, and the ratio of active material: carbon = 45: 1 is applied to the lithium-ion battery.
상기 구성 물질을 혼합하기 위한 용매는 NMP를 사용할 수 있으며, NMP의 양은 겔고분자의 10배가 적합하다.The solvent for mixing the constituent materials may be NMP, and the amount of NMP is preferably 10 times as large as that of the gel polymer.
유발을 사용하여 믹싱할 수 있으며 이 경우 20분 이상 믹싱하는 것이 좋다. 믹싱 방법은 플리니터리 밀, 볼 밀 등 여러 믹싱 방법이 사용될 수 있다.You can mix them using triggers and mix them for more than 20 minutes. Various mixing methods such as a fliniter mill, a ball mill and the like may be used as the mixing method.
전극을 제조하기 위하여 기재 위에 물질들을 혼합한 슬러리(상기 활물질 및 전자전도 물질이 겔고분자 전해질에 혼입 및 분산되어 있는 것)를 올리고 닥터블레이드를 사용하여 캐스팅한다. 기재는 Al을 사용할 수 있고, 캐스팅 두께는 100 내지 200 ㎛, 바람직하게는 150㎛가 적합하다. 제작된 전극은 80℃에서 하루 정도 건조한다.To prepare an electrode, a slurry in which materials are mixed on a substrate (the active material and the electronic conductive material are mixed and dispersed in a gel polymer electrolyte) is cast using a doctor blade. Al can be used as the base material, and the casting thickness is 100 to 200 mu m, preferably 150 mu m. The fabricated electrode is dried at 80 ° C for one day.
다음으로, 고체전해질 막을 생성한다. 고체전해질 막 생성은 에어로졸 데포지션법(Aerosol Deposition Method, ADM)을 사용할 수 있으며, 이 방법은 서브 마이크로미터 크기의 원료 분말을 노즐을 통하여 고속 충돌시켜, 고밀도의 후막을 상온에서 형성하는 공정이다. 따라서 상온에서도 고밀도 후막의 형성이 가능하기 때문에 세라믹 원료를 사용할 수 있고, 원료의 화학양론비가 후막에서도 그대로 유지된다.Next, a solid electrolyte membrane is produced. Aerosol Deposition Method (ADM) can be used for the formation of the solid electrolyte membrane, which is a process of forming a high-density thick film at room temperature by rapidly colliding a submicrometer-sized raw powder through a nozzle. Therefore, since a high-density thick film can be formed even at room temperature, a ceramic raw material can be used, and the stoichiometric ratio of the raw material can be maintained in the thick film.
고체전해질 막의 원료 분말의 크기는 평균 직경 1.5㎛가 적합하다.The size of the raw material powder of the solid electrolyte membrane is preferably 1.5 占 퐉 in average diameter.
고체전해질 막은 두께가 얇을 수록(100㎛ 이하) 이온 전도도가 우수하다. 그러나, 전지 안정성 면에서 고체전해질 막은 후막이 될 필요가 있다(~1,000㎛). ㎜단위의 후막으로 세라믹 막을 만들기 위해서는 ADM(도 6 참조)이 유일한 것으로 알려져 있다.The thinner the solid electrolyte membrane (100 탆 or less), the better the ion conductivity. However, in terms of battery stability, the solid electrolyte membrane needs to be a thick film (~ 1,000 μm). It is known that ADM (see FIG. 6) is unique to make a ceramic film with a thick film in mm.
세라믹 고체전해질을 이용하는 경우, 다음과 같은 장점이 있다. When a ceramic solid electrolyte is used, there are the following advantages.
세라믹 고체전해질은 전해질로서 이온전도도가 우수하다. 현재 최고 10-2S/㎝의 이온전도도를 가진다고 알려져 있다. 이는 액체전해질의 이온전도도에 근접한 값이다. 한편, 이는 겔고분자 전해질의 이온전도도(10-4~10-3S/㎝)보다 우수하다. 따라서 고체 전해질 특히 세라믹 고체전해질을 이용하는 경우 액체 상태의 전해질 누출 위험 없고, 폭발, 발화의 위험이 존재하지 않는다.Ceramic solid electrolytes are excellent in ionic conductivity as electrolytes. It is now known to have an ionic conductivity of up to 10 -2 S / cm. This value is close to the ion conductivity of the liquid electrolyte. On the other hand, this is superior to the ionic conductivity (10 -4 to 10 -3 S / cm) of the gel polymer electrolyte. Therefore, when a solid electrolyte, particularly a ceramic solid electrolyte, is used, there is no danger of electrolyte leakage in the liquid state, and there is no danger of explosion or ignition.
액체전해질을 고체전해질로 대체하였을 때, 에너지 밀도 향상과 안전성 등의 장점을 가질 수 있다. 하지만 고체전해질은 고체라는 특성 상, 액체와 달리 전극 내부로 스며들지 않아서 전극 내부에서 이온전도 경로를 스스로 만들 수 없다. 따라서 고체전해질을 섞어서 전극을 형성하게 되는데 고체라는 특성 상 원활한 이온 전도 경로를 형성하기 어렵다. 이러한 계면 문제를 해결하는 것이 근래 전고체 전지의 주요한 연구 과제이다.When the liquid electrolyte is replaced with a solid electrolyte, it can have advantages such as improvement of energy density and safety. However, solid electrolytes do not penetrate into the electrodes, unlike liquids, because they are solid, and can not make their own ion conduction paths inside the electrodes. Therefore, an electrode is formed by mixing solid electrolytes, and it is difficult to form a solid ionic conduction path in a solid state. Solving these interfacial problems is a major research topic of all solid state batteries in recent years.
전극에 겔고분자 전해질을 사용하면, 고체 전해질과 달리 액체의 유동성을 가지기 때문에 액체와 동등한 또는 액체에 준하는 원활한 이온전도 경로를 형성할 수 있다.When a gel polymer electrolyte is used for an electrode, unlike a solid electrolyte, since it has fluidity of a liquid, a smooth ion conduction path equivalent to a liquid or a liquid can be formed.
전해질층에 고체전해질과 전극층에 겔고분자 전해질을 사용함으로써, 고체전해질의 장점을 활용하고, 고체전해질의 단점을 극복할 수 있는 것이다.By using the solid polymer electrolyte and the gel polymer electrolyte in the electrode layer in the electrolyte layer, the advantage of the solid electrolyte can be utilized and the disadvantage of the solid electrolyte can be overcome.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
1) 고체전해질을 선택하는 장점을 그대로 보유한다는 것이다.1) it retains the advantage of choosing a solid electrolyte.
즉, 액체전해질에 비해 고온, 고압에서 안정하여, 전지의 수명 성능이 우월하고, 스택 형태로 적층가능하기 때문에 에너지 밀도가 향상될 수 있다.That is, the energy density can be improved because the lithium secondary battery is stable at a high temperature and a high pressure as compared with a liquid electrolyte, has excellent lifetime performance of the battery, and can be stacked in a stacked form.
2) 전-고체 전지의 전극 내부에서의 고체전해질의 부족한 접촉 문제를 해결하였다. 2) solved the insufficient contact problem of the solid electrolyte inside the electrode of the pre-solid battery.
즉, 기존의 고체전해질을 분쇄하여 사용하는 기술에 비해 전극 내 전해질과 전극 물질 간의 접촉량이 증가하여 전극 내부 저항이 감소되어 전지의 용량이 증가되었다. That is, the amount of contact between the electrolyte and the electrode material in the electrode is increased as compared with the technique using the conventional solid electrolyte, and the internal resistance of the electrode is decreased to increase the capacity of the battery.
결과적으로 기존의 고체전해질 박막을 사용하는 기술에 비해 고 로딩량, 고밀도의 전극을 형성할 수 있다.As a result, it is possible to form electrodes of high loading and high density as compared with a technique using a conventional solid electrolyte thin film.
3) 바인더 배제를 통하여 전극의 용량이 증가하였다.3) The capacity of the electrode increased through binder exclusion.
즉, 겔고분자 전해질이 바인더의 역할을 대체할 수 있으므로 바인더를 배제할 수 있고, 따라서 활물질 사용량을 증가시킬 수 있어, 결과적으로 전지 용량이 증가한다.
That is, since the gel polymer electrolyte can replace the role of the binder, the binder can be excluded, and thus the amount of the active material used can be increased, resulting in an increase in the battery capacity.
Claims (9)
음극 및 양극 중 어느 하나 또는 모두인 전극은 활물질, 전자전도물질 및 겔고분자 전해질로 구성되는 것이고,
상기 겔고분자 전해질은 아크릴레이트 가교제, 카보네이트계 또는 에테르계 용매 및 리튬염을 포함하는 겔상 고분자로서, ⅰ) 1종 또는 2종 이상의 고분자 간 이온결합 또는 수소결합에 의해 구성된 물리적 가교 겔 또는 ⅱ) 1 종 이상의 고분자 간 공중합에 의해 구성된 화학적 가교 겔이며,
상기 활물질 및 전자전도 물질은 상기 겔고분자 전해질에 혼입 및 분산되어 있는 것이며,
상기 전극은 별도의 바인더를 포함하지 않고,
상기 고체전해질은 상기 겔고분자 전해질과 다른 성질을 갖는 세라믹 고체전해질인 전-고체 이차전지.1. A pre-solid secondary battery comprising a cathode, an anode, and a solid electrolyte stacked therebetween,
The electrode, which is either or both of a cathode and an anode, is composed of an active material, an electron conduction material, and a gel polymer electrolyte,
The gel polymer electrolyte is a gel-like polymer including an acrylate crosslinking agent, a carbonate-based or ether-based solvent, and a lithium salt, and is a physical crosslinking gel composed of i) one or two or more polymers by ionic bonding or hydrogen bonding, or ii) A chemical crosslinking gel formed by copolymerization of at least two kinds of polymers,
Wherein the active material and the electroconductive material are mixed and dispersed in the gel polymer electrolyte,
The electrode does not include a separate binder,
Wherein the solid electrolyte is a ceramic solid electrolyte having properties different from those of the gel polymer electrolyte.
The method of claim 1, wherein the lithium salt is LiBF 4, LiClO 4, LiPF 6 , LiAsF 6, LiCF 3 SO 3, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, LiC (SO 2 CF 3 ) 2 and LiB (C 2 H 5 ) 4 .
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